Chapitre 3: La régulation génique Flashcards
1
Q
Qu’est-ce que la biotechnologie?
A
Ensemble des méthodes et des applications recourant à la manipulation d’organismes ou de leurs composantes à des fins théoriques techniques ou industrielles.
2
Q
Quelles sont les 4 classes de molécules organiques?
A
- Glucides
- Lipides
- Protéines
- Acides nucléiques
3
Q
Quelle est la différence entre un nucléotide et une base azotée?
A
Un nucléotide est composé du phosphate, du sucre et de la base azotée. La base azotée est soit une thymine, une adénine, une cytosine ou une guanine.
4
Q
Quel processus permet de transformer l’ADN en ARNm?
A
La transcription.
5
Q
Quel processus permet de transformer l’ARNm en protéines?
A
La traduction.
6
Q
Comment sont les brins de l’ADN?
A
Antiparallèles.
7
Q
Qu’est-ce qui permet de retenir les brins d’ADN ensemble?
A
Les liaisons hydrogènes entre les bases azotées.
8
Q
Quel couple de base azotées forment les liaisons les plus fortes?
A
La guanine et la cytosine car elles en font 3.
9
Q
Les couples de bases azotées sont toujours?
A
Une purine (ex: guanine) avec une pyrimidine (ex: cytosine)
10
Q
Comment se réplique l’ADN?
A
Grâce à l’ADN polymérase qui réalise le nouveaux brins par complémentarité des bases.
11
Q
Qu’est-ce qu’un gène?
A
- Segment d’ADN qui code pour des protéines
- Unité héréditaire discontinue définissant un caractère phénotypique.
12
Q
Qu’est-ce qu’une mutation génétique?
A
Modification de la séquence génétique, la séquence de nucléotides.
13
Q
Qu’est-ce qu’un mutant?
A
Être vivant qui subit une mutation génétique.
14
Q
Quelles sont les types de mutation? Lesquelles sont les plus graves?
A
- Substitution
- Insertion/Délétion (plus dangereuses)
15
Q
Quelles sont les causes possibles d’une mutation?
A
- Rayons (UV, gamma)
- Erreur de l’ADN polymérase
- Substance chimique
16
Q
Quels sont les types de mutations?
A
- Substitution
- Insertion/Délétion
17
Q
Quel type de mutation est la plus dangereuse?
A
La mutation non-sens car il y a un arrêt dans la protéine qui sera alors plus courte. Plus la mutation survient tôt dans la protéine, plus l’impact est grand car plusieurs acides aminés seront touchés.
18
Q
Expliquez la mutation par substitution de bases.
A
C’est le remplacement de la base d’un nucléotide et de son vis-à-vis par une paire de bases différentes.
19
Q
Quelles sont les trois résultats possibles d’une mutation par substitution?
A
- Mutation silencieuse
- Mutation faux-sens
- Mutation non-sens
20
Q
Qu’est-ce qu’une mutation silencieuse?
A
Suite à une substitution, la modification d’une paire de nucléotides résulte en un codon dont la traduction donne le même acide aminé que celui pour lequel le codon initial aurait codé. Il n’y a alors aucun effet sur la séquence d’acides aminés.
21
Q
Qu’est-ce qu’un faux sens?
A
Suite à une substitution, la modification aboutit à un remplacement d’un acide aminé par un autre. L’effet de cette mutation varie selon l’emplacement dans la protéine et de l;a nature du nouvel acide aminé.
22
Q
Qu’est-ce qu’un non-sens?
A
Suite à une substitution, la modification d’une paire de nucléotides résulte en un codon d’arrêt qui donne une protéine plu courte. L’effet varie selon l’endroit ou survient le codon d’arrêt.
23
Q
Expliquez la mutation par insertion et délétion ainsi que l’effet général créé sur la protéine.
A
Il y a insertion ou délétion d’une base de nucléotide dans la protéine résultant un décalage du cadre de lecture.
24
Q
Qu’arrive-t-il quand il y a une insertion d’une paire de nucléotide?
A
Il y a décalage du cadre de lecture provoquant un non-sens immédiat.
25
Qu'arrive-t-il quand il y a délétion d'une paire de nucléotides?
Il y a décalage du cadre de lecture provoquant un long faux-sens qui se termine éventuellement par un non-sens.
26
Donner en ordre décroissant les mutations les plus graves.
1- Mutation non-sens; arrêt de la lecture, affecte plusieurs acides aminés
2- Insertion/délétion; modification de plusieurs acides aminés, plus tôt = + grave
3- Mutation faux-sens; modification de 1 acide aminé
4- Mutation silencieuse; affecte pas l'acide aminé
27
De quelle nature peuvent être les agents mutagènes?
Chimique ou physique.
28
Comment fonctionnent en général les agents mutagènes chimiques?
Ils modifient chimiquement les bases azotées, ils modifient le pairages habituels de celles-ci.
29
Comment l'acide nitreux agit-il chimiquement?
Il modifie l'adénine afin qu'elle s'apparie à la cytosine plutôt qu'à la thymine en modifiant sa préférence au niveau des liaison.
30
Pourquoi c'est toujours l'appariement A-T et C-G?
1. Une purine s'associe toujours à une pyrimidine (question de grandeur)
2. Le nombre de liaisons hydrogènes différent; C et G en ont 3, et A et T en ont deux.
31
Qu'est-ce que l'hypoxanthine?
Il s'agit de la forme modifiée de l'adénine qui préfère se lier avec la cytosine qu'avec la thymine. C'est aussi l'intermédiaire entre le changement entre A-T et G-C.
32
Est-ce que l'hypoxanthine est détectée par le système de réparation?
Non, car il n'y a pas de bosses ni de creux dans l'ADN et c'est ce détail qui est détecté par le système de réparation.
33
Y a-t-il des liaisons hydrogènes entre l'hypoxanthine et la thymine?
Non.
34
Expliquez le processus de mutation chimique par l'acide nitreux.
1. Modification de l'adénine par une hypoxanthine qui se lie à une cytosine
2. Multiplication de l'ADN; l'hypoxanthine et la thymine sont séparés de deux côtés (séparation des brins dans la réplication)
3. Par complémentarité des bases, une adénine est attachées à la thymine d'un côté et de l'autre un cytosine est attachée à l'hypoxanthine. (éventuellement un problème)
4. Seconde multiplication et l'hypoxanthine se retrouve d'un côté et la cytosine de l'autre
5. Par complémentarité des base, une cytosine est attaché à l'hypoxanthine d'un côté et une GUANINE est attachée à la cytosine de l'autre, cela forme une mutation PERMANENTE.
35
Où trouve-t-on l'acide nitreux?
Les agents de conservations.
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Quelle est la majeure différence entre les agents chimiques et physiques?
Avec les agents chimiques, la mutation survient au courant du processus de réplication alors qu'avec les agents physiques la mutation est immédiate.
37
Expliquez la mutation chimique par l'AZT?
- Alors que la transcriptase inverse lit le brin d'ARN pour produire de l'ADN, elle rencontre l'AZT, qui ressemble à un nucléotide, mais qui n'est pas un nucléotide.
- L'AZT est intégrée dans la chaîne, c'est la fin de la lecture. Alors, en arrêtant la production d'ADN, l'infection du virus est rendue impossible tout comme sa multiplication.
38
Qu'est ce que l'AZT?
Étant un analogue de nucléosides et un médicament antiviral pour traiter le SIDA, il modifie l'ADN chimiquement lors de la création de celle-ci.
39
Quel est l'effet de l'AZT?
- Diminue la vitesse de propagation du VIH
- Bloque la polymérisation de l'ADN
- Effets secondaires musculaires (endroit riche en mitochondrie)
40
Pourquoi l'AZT n'est pas miracle?
Car elle s'attaque a une enzyme polymérase que les humains possèdent dans les mitochondries. La transcriptase inverse est très sensible à l'AZT, la polymérase eucaryote dans le noyau est très peu sensible à l'AZT, mais la polymérase présente dans les mitochondries est moyennement sensible à l'AZT. Alors, en arrêtant la réplication d'ADN dans les mitochondries par l'AZT, le résultat sera des douleurs musculaires car les muscles sont des endroits riches en mitochondries.
41
À quoi ressemble l'AZT?
Au nucléotide de la thymine, la seule différence est que l'AZT n'a pas de partie permettant de d'accrocher un autre nucléotide.
42
Expliquez le processus de mutation physique par les rayonnements UV.
1. Les rayons UV pénètrent dans les cellules et l'ADN absorbent cette énergie qui créent des bosses par la formation d'un dimère de thymine.
2. Il y a réparation de la bosse en retirant le brin endommagé, qui n'est pas toujours parfaite.
3. La mutation est causée par la réparation ou il est possible d'avoir des erreurs. Plus il y a de réparation, plus il y a de possibilités d'erreurs.
43
Par quoi les UV sont-ils retenus?
Par la couche d'ozone.
44
Pourquoi la régulation de l'expression des gènes nous intéresse-t-elle?
- Responsable de l'activation des gènes
- Intéressant en recherche
45
Qu'est-ce que la régulation génique?
C'est l'activation des gènes (on ou off)
46
Comment se comporte les bactéries en régulation génique?
Elles s'adaptent aux fluctuations de l'environnement en modifiant ses gènes. Le métabolisme bactérien doit réguler les gènes de façon à gaspiller le moins d'énergie possible en étant le plus efficace.
47
Quelles sont les deux situations utilisées par la bactérie pour réguler ses gènes?
1. Opéron tryptophane
2. Opéron lactose
48
Qu'est-ce que le tryptophane?
- Acide aminé
- Essentiel à la survie; produit des protéines qui sont essentielles
49
Qu'est-ce que l'opéron tryptophane?
Gène qui produit du tryptophane.
Sert à faire du tryptophane.
50
À quoi sert le tryptophane?
À faire du tryptophane si il y en a pas.
51
Qu'est-ce que le lactose?
- Sucre (glucide)
- Pas essentiel à la survie
52
Qu'est ce que l'opéron lactose?
Dégrade le lactose, nécessaire seulement quand il y a du lactose.
53
Quelles sont les deux voies de régulation du tryptophane?
1. Directement; efficacité des enzymes (analogie de l'arrêt de travail)
2. Indirectement; production d'enzymes (analogie retour à la maison)
54
Qu'est-ce que la voie directe?
Quand, il y a trop de tryptophane dans la cellule, on dit aux enzymes d'arrêter la production de tryptophane. Comme on dit aux travailleur d'arrêter de faire des jujubes.
55
Qu'est-ce que la voit indirecte?
Quand il y a trop de tryptophane dans la cellule, on dit aux gènes d'arrêter de faire des protéines/enzymes qui font du tryptophane.
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Laquelle des voies est-elle la plus rapide? Pourquoi?
La voie directe, on dit simplement aux travailleurs d'arrêter le travail.
57
Laquelle des voies sauve-t-elle le plus d'énergie?
La voie directe, car les travailleurs sont encore payés.
58
Qu'est-ce qu'un opéron?
- Groupe de gènes ayant des fonctions semblables qui sont régulées ensemble.
- Seulement chez les bactéries pour gérer plus facilement ses gènes.
59
Quels sont les deux types d'opérons?
1. Inductible (opérons lactose): Transcription habituellement inactive pouvant être stimulée.
2. Répressible (opérons tryptophane): Transcription habituellement active pouvant être inhibée.
60
Qu'est-ce qu'un opérateur?
- Situé à l'intérieur du promoteur, il régule l'accès de l'ARN polymérase à ces gènes.
- Il agit comme un interrupteur.
-Séquence de nucléotides située près de l’origine d’un opéron à laquelle peut se fixer un répresseur actif.
61
Qu'est-ce qu'un répresseur?
Protéine se liant à l'opérateur empêchant l'ARN polymérase de se fixer au promoteur ce qui interrompt la transcription des gènes.
62
Qu'est-ce qu'un gène régulateur?
- Gène codant pour une protéine , tel un répresseur, qui régule la transcription d'un autre gène ou d'un groupe de gènes.
- Ce sont des gènes toujours présent qui produisent des protéines régulatrices pouvant se lier au séquence régulatrice (avant, après ou dans le ,milieu du promoteur) et de réguler les gènes.
63
Qu'est-ce qu'un promoteur?
Endroit ou se lie la polymérase pour lire le gène.
64
Qu'est-ce qu'un corépresseur?
Petite molécule qui agit conjointement avec un represseur protéique pour désactiver un opéron. (ex: tryptophane).
65
Qu'est-ce qu'un inducteur?
Petite molécule spécifique qui se lie à un répresseur protéique bactérien et modifie sa structure pour l'empêcher de se fixer au promoteur, ce qui désactive l'opéron.
66
Qu'est-ce qu'un activateur?
Protéine qui se lie directement à l'ADN en amont du promoteur, stimulant la transcription des gènes en augmentant l'affinité de l'ARN polymérase pour le promoteur. (ex; Protéine CAP)
67
Expliquez le fonctionnement de l'opérons trp. lorsqu'il n'y a pas de trp. dans l'environnement.
-Il n'y a pas de trp. dans l'environnement alors le but est d'en produire.
- Le répresseur sera alors inactif permettant à l'ARN polymérase de lire les gènes codant pour le trp. et de transcrire de l'ARNm.
- Cette ARNm sera synthétise en protéines et trp.
68
Expliquez le fonctionnement de l'opérons trp. lorsqu'il y a du trp. dans l'environnement.
- Il y a du trp. dans l'environnement alors le but est de ne pas en faire.
- Le redresseur sera alors actif ce qui bloquera l'ARNpol. et l'empêchera de lire les gènes et de transcrire de l'ARNm.
- Il n'y aura alors pas de production de protéine, ni de trp.
69
Comment le répresseur s'active-t-il?
En se liant au trp. qui modifie la forme du redresseur et lui permet de se lier à l'opérateur et empêcher l'ARNpol. de lire les gènes.
70
Quelle est la fonction de l'opérons lactose?
Dégrader le lactose.
71
Quelle est l'importance du lactose?
Sucre de deuxième choix, ce sucre n'a pas de priorité.
72
Quels sont les deux sucres qui influencent la transcription de l'opérons lac?
- Glucose
- Lactose
73
Quel redresseur est utilisé chez l'opéron lac et comment s'active-t-il?
Répresseur de lac:
Actif: Lié à l'allolactose qui transforme la forme du redresseur l'empêchant de se lier à l'opérateur.
Inactive: Pas lié à l'allolactose et peut se lier à l'opérateur pour bloquer la transcription.
74
Qu'est-ce que l'allolactose?
Inducteur présent lorsqu'il y a du lactose dans l'environnement
75
Qu'est-ce que la protéine CRP?
Active: Liée à l'AMPc
Inactive: Pas liée à l'AMPc et peut se lier à son site de liaison sur l'opéron lac et empêcher ??
76
Qu'est-ce que l'AMPc
- Second messager dans la communication cellulaire qui augmente en quantité quand il ya présence FAIBLE de glucose.
- Se lie à certains activateurs, pour favoriser l'activation de la transcription des gènes
- Diminue lorsqu'il y a de grandes concentration de glucose.
77
Expliquez le fonctionnement de l'opéron lac quand il n'a pas de lactose ni de glucose dans l'environnement.
Pas de glucose donc présence d'AMPc: Protéine CAP activée
Pas de lactose donc pas de présence d'allolactose: Répresseur de lac actif
Il n'y aura pas de transcription même si la protéine CAP est activée car le répresseur bloque l'ARN polymérase puisqu'il est actif.
78
Expliquez le fonctionnement de l'opéron lac lorsqu'il y a du lactose dans l'environnement mais pas de glucose.
Pas de glucose dans l'environnement donc présence d'AMPc: Protéine CAP activée
Présence de lactose donc présence d'allolactose: Répresseur de lac inactif
Il y aura BEAUCOUP de transcription, traduction et la synthèse de BEAUCOUP d'enzymes qui dégradent le lactose car le répresseur est inactif et la protéine CAP est activée (elle va pousser dans le cul de la polymérase)
BEAUCOUP car la CAP est activée
79
Expliquez le fonctionnement de l'opéron lac quand il n'y a pas de lactose mais du glucose
Présence de glucose donc moins d'AMPc: Protéine CAP inactive
Pas de lactose donc pas d'allolactose: Répresseur est actif
Pas ou peu de transcription de l'opéron lac car le répresseur bloque et l'ARN poly n'a pas d'aide de la CAP
80
Expliquez le fonctionnement de l'opéron lac quand il y a du lactose te du glucose dans l'environnement.
Présence de glucose donc moins d'AMPc: Protéine CAP inactive
Présence de lactose donc d'allolactose: Répresseur inactif
Il y aura faible transcription et une faible quantité d'enzymes produites permettant la dégradation du lactose. Le glucose sera dégrader principalement et faiblement le lactose.
81
Est-ce que toute les cellules du corps humains sont identiques?
NON.
82
Génétiquement parlant, les cellules du corps humains sont-elles toutes identiques?
Oui, car toutes les cellules contiennent les mêmes gènes.
83
Phénotypiquement parlant les cellules du corps humains sont-elles toutes identiques?
Non, car les neurones et les cellules musculaires par exemple ne sont pas pareilles.
84
À quoi les différences entre cellules sont-elles dues?
À l'expression différentielle des gènes.
85
Est-ce que les cellules eucaryotes et procaryotes régulent leurs gènes semblablement?
Non, les eucaryotes sont beaucoup plus complexes et possèdent plusieurs moyens pour réguler la transcription ou la traduction des gènes.
86
Comment les eucaryotes régulent-ils leurs gènes?
- Régulation de la structure de la chromatine
- Régulation de la transcription (ARN)
- Régulation post-transcriptionnelle (ARN + protéine)
- Programme d'expression génique différentielle.
87
Comment se fait la régulation de la structure de la chromatine?
1. Modification des histones
2. Méthylation de l'ADN
3. Petits ARN interférents
88
Comment la modification des histones permet de réguler les gènes?
- Acétylation des histones: On relâche l'enroulement de l'ADN autour des histones qui permet à la polymérase d'avoir accès aux gènes plus facilement et d'augmenter la transcription
- Ajout d'un groupement méthyle: Ceci vient augmenter la compaction, donc un enroulement de l'ADN plus serré qui ne facilite pas l'accès de la polymérase aux gènes et qui réduit la transcription
89
Qu'est-ce qu'un histone?
Protéine mauve enroulée d'ADN.
90
Comment la méthylation de l'ADN permet de réguler les gènes?
En ajoutant un groupement méthyle sur les cytosines, l'ADN méthylé sera inactif de façon permanente!!!
91
Donnez des exemples de gènes qui sont méthylés.
- Gènes foetal
- Gènes de puberté
- Corpuscule de Bohr
92
Est-ce que la méthylation de l'ADN est propre aux eucaryotes?
Non, les procaryotes utilisent aussi cette technique, simplement pas dans le même but.
93
Comment les petits ARN interférents permettent la régulation des gènes?
- Ce sont des ARN non-codants
-S'attachent par complémentarité des bases à des régions d'ADN et induisent la formation de chromosomes.
- Bloque l'expression d'une section d'ADN
94
Quels sont les deux types d'ARN non-codants vu en classe?
- pARNi
- miARN
95
Comment fonctionne les pARNi?
- Située dans le noyau
- S'attache à l'ADN
- Bloque la transcription
96
Comment fonctionne les miARN?
- Située dans le cytoplasme
- S'attache à l'ARNm
- Bloque la traduction (synthèse des protéines)
97
Qu'est-ce que l'épigénétique?
Étude des changements de l'activité des gènes (changements de caractères) qui sont transmis au fil des divisions cellulaires ou des générations sans faire appel à des mutations de l'ADN.
98
Comment la régulation de la transcription de l'ARN fonctionne-t-elle?
Grâce à des éléments de contrôles qui détermine si on produit ou pas de l'ARN.
99
Qu'est-ce qu'un élément de contrôle?
Segment d'ADN non-codant qui contribue à réguler la transcription d'un gène en servant de site de liaison pour un facteur de transcription. De nombreux éléments de contrôle sont présents dans l'amplificateur d'un gène eucaryote.
100
Quels sont les deux types d'éléments de contrôles?
- Éléments de contrôles proximaux: Près du promoteur
- Éléments de contrôles discaux: Amplificateurs regroupants des éléments de contrôles impliquant une courbure de l'ADN.
101
Quelles techniques sont utilisées dans la régulation post-transcriptionnelle?
- Épissage différentiel
- Dégradation de l'ARNm
- Initiation de la traduction
- Maturation et dégradation des protéines
102
Comment fonctionne l'épiage différentiel?
-Excision des introns (on les enlève)
-Épissage de l’ARN pré messager (on recolle les exons ensemble)
103
Comment fonctionne la dégradation de l'ARNm?
-Ajout de la queue poly-A et de la coiffe 5’
-Augmente la durée de vie de l’ARNm plus la queu poly A est grande, permet de déterminer combien de fois l’ARNm pourra être traduit en protéines.
104
Quels ARNm son prioritaires?
Ceux qui possède la plus longue durée de vie car il peuevent vivre plus longtemps et faire plus de protéines.
105
Quand on dit que les ARNm ont "priorité" qu'est-ce que cela signifie?
Priorité lors de la sortie du noyau + premier à recruter des ribosomes si possède le bon code dans la coiffe 5’
106
Qu'est-ce que le programme d'expression génique différentielle?
Les déterminants cytoplasmiques présents dans le cytoplasme de l'ovocyte influencent l'expression de gènes différents. Les cellules voisines peuvent donc influencer l'expression des gènes d'une cellule en la stimulant à l'aide de substances chimiques.
107
Donnez et expliquez un exemple de programme d'expression génique différentielle.
Dans le développement tissulaire, un stimulus active un gène maître régulateur (myoD) qui lui active d'autres gènes et ainsi de suite. Cela permet la transcription spécifique des gènes reliés.
